MUH.TASLIM D311 16 002 DEPARTEMEN TEKNIK PERKAPALAN ...
39
STUDI KECEPATAN KAPAL FERRY PENUMPANG CEPAT AKIBAT PENAMBAHAN STERN FLAP : PENGARUH DIMENSI DAN BENTUK STERN FLAP MUH.TASLIM D311 16 002 DEPARTEMEN TEKNIK PERKAPALAN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN GOWA 2021
Transcript of MUH.TASLIM D311 16 002 DEPARTEMEN TEKNIK PERKAPALAN ...
STUDI KECEPATAN KAPAL FERRY PENUMPANG CEPAT AKIBAT
PENAMBAHAN STERN FLAP : PENGARUH DIMENSI DAN BENTUK
STERN FLAP
MUH.TASLIM
D311 16 002
DEPARTEMEN TEKNIK PERKAPALAN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN
GOWA 2021
ii
LEMBAR PENGESAHAN (TUGAS AKHIR)
Studi Kecepatan Kapal Ferry Penumpang Cepat Akibat Penambahan Stern Flap :
Pengaruh Dimensi Dan Bentuk Stern Flap
Disusun dan diajukan oleh:
MUH.TASLIM
D311 16 002
Telah dipertahankan di hadapan Panitia Ujian yang dibentuk dalam rangka Penyelesaian
Studi pada Departemen Teknik Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin
Gowa, 12 Juli 2021
Dan dinyatakan telah memenuhi syarat kelulusan
Menyetujui,
Pembimbing I Pembimbing II
Ir. Rosmani, MT. Dr. Eng. Suandar Baso, ST.,MT
NIP. 19600620 198802 2 001 NIP. 19730206 200012 1 002
Mengetahui
Ketua Departemen Teknik Perkapalan Fakultas Teknik
Universitas Hasanuddin
Dr. Eng. Suandar Baso, ST.,MT
NIP. 19730206 200012 1 002
iii
PERNYATAAN KEASLIAN
Yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama : Muh.Taslim
NIM : D311 16 002
Program Studi : Teknik Perkapalan
Jenjang : S1
Menyatakan dengan ini bahwa karya tulisan saya berjudul:
Studi kecepatan Kapal Ferry Penumpang Cepat Akibat Penambahan Stern Flap :
Pengaruh Dimensi Dan Bentuk Stern Flap
Adalah karya tulisan saya sendiri dan bukan merupakan pengambilan alihan
tulisan orang lain bahwa skripsi yang saya tulis ini benar - benar merupakan hasil
karya sendiri.
Apabila di kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan bahwa sebagian atau
keseluruhan skripsi ini hasil orang lain, maka saya bersedia mengenai sanksi atas
perbuatan tersebut
Gowa, 12 Juli 2021
Yang menyatakan,
Muh.Taslim
iv
ABSTRACT
Muh.Taslim/D311 16 002. "STUDY OF THE SPEED OF FAST
PASSENGER BOAT FERRY DUE TO ADDING STERN FLAP: EFFECT
OF STERN FLAP DIMENSIONS AND FORM". (Supervised by Ir.
Rosmani, M.T. and Dr. Eng. Suandar Baso, S.T., M.T.)
One type of semi-planing hull ship is a passenger fast boat or speed boat.
Because the pace of speed boat is high, to minimize ship accidents in
planning the hull design should pay attention to the aspects of resistance
produced by speed boat, the faster the ship the higher the resistance produced
by the ship so that the ship experiences trim at the stern or lifting of the front
of the ship caused by ship thrust force. One effort that is said to be able to
increase resistance is by adding a stern flap to the ship stern. The principle of
using a stern flap is to increase the value of the ship resistance. The stern flap
is positioned at the stern of the ship precisely at the ship draught with a stern
flap scale of 2%Lwl. The shape of the stern flap is designed in 2 forms,
namely the I and 2V shapes with various degree variations, namely 10°, 20°
and 30°. This research was conducted in the ship hydrodynamics laboratory
through the experimental method and the Wyman method. Based on the
experimental results and the maxsurf stern flap will work optimally at high
speed values. This is evidenced by the resistance value of 10.5 N to 11.03 N
where the stern flap I angle of 30° has a greater velocity value as the
resistance value increases. The magnitude of the speed achieved by the ship
model using a stern flap is 1.5% greater than that of not using a stern flap.
This happens because of the influence of the force system that acts on the
stern flap so that it inhibits porpoising.
Keywords: Semi planning hull, Stern flap, Speed, Resistance, Experiment
and Wyman method
v
ABSTRAK
Muh.Taslim/D311 16 002. ” STUDI KECEPATAN KAPAL FERRY
PENUMPANG CEPAT AKIBAT PENAMBAHAN STERN FLAP :
PENGARUH DIMENSI DAN BENTUK STERN FLAP ”. (Dibimbing oleh Ir.
Rosmani, M.T. dan Dr. Eng. Suandar Baso, S.T., M.T.)
Salah satu jenis kapal semi planing hull adalah kapal cepat penumpang
atau speed boat. Karena kecepatan kapal cepat tergolong tinggi maka
untuk meminimalisir kecelakaan kapal dalam merencanakan desain
lambung harus memperhatikan aspek tahanan yang dihasilkan oleh kapal
cepat, semakin cepat kapal semakin tinggi pula tahanan yang dihasilkan
oleh kapal tersebut sehingga kapal mengalami trim di bagian buritan atau
terangkatnya bagian depan kapal karena gaya dorong kapal. Salah satu
usaha yang dikatakan mampu menambah tahanan adalah dengan
penambahan stern flap pada buritan kapal. Prinsip dari penggunaan stern
flap adalah dapat menambah nilai tahanan pada kapal. Stern flap
diposisikan di buritan kapal tepatnya pada sarat kapal dengan skala stern
flap 2%Lwl. Bentuk stern flap didesain dengan 2 bentuk yaitu bentuk I
dan 2V dengan berbagai variasi sudut Penelitian ini
dilakukan dilabo Hidrodinamika kapal melalui metode eksperimen dan
metode wyman. Berdasarkan hasil eksperimen dan maxsurf stern flap
akan bekerja secara optimum pada nilai kecepatan yang tinggi. Hal ini
dibuktikan pada nilai tahanan 10,5 N sampai dengan 11,03 N dimana
stern flap I sudut 30° memiliki nilai kecepatan yang lebih besar seiring
dengan bertambahnya nilai tahanan. Besarnya kecepatan yang dicapai
model kapal dengan menggunakan stern flap lebih besar 1,5%
dibandingkan dengan tidak menggunakan stern flap. Hal ini terjadi
karena adanya pengaruh sistem gaya yang bekerja pada stern flap
sehingga menghambat terjadinya porpoising.
Kata Kunci : Semi planning hull, Stern flap, Kecepatan, Tahanan,
Eksperimen dan Metode Wyman
vi
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatu.
ALHAMDULILLAH, segala puji dan syukur kepada Allah SWT, atas
limpahan berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan
penelitian yang berjudul
STUDI KECEPATAN KAPAL FERRY PENUMPANG CEPAT AKIBAT
PENAMBAHAN STERN FLAP : PENGARUH DIMENSI DAN BENTUK
STERN FLAP
Pengerjaan tugas akhir ini merupakan persyaratan bagi setiap mahasiswa
untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik pada program Studi Teknik Perkapalan
Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.
Penyusun menyadari bahwa penyelesaian tugas akhir ini adalah suatu
kebanggaan tersendiri bagi penyusun karena tantangan dan hambatan yang
menghadang selama mengerjakan tugas akhir ini dapat terlewati dengan usaha dan
upaya yang sungguh-sungguh dari penulis.
Didalam pengerjaan skripsi ini telah melibatkan banyak pihak yang sangat
membantu dalam banyak hal. Oleh sebab itu, disini penulis sampaikan rasa terima
kasih sedalam – dalamnya kepada:
1. Kedua orang tua tercinta, Ayahanda Sappe dan Ibu Sumina atas kesabaran,
pengorbanan, nasehat dan yang terutama doa yang tak putus – putusnya
selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan studi dengan baik dan untuk
saudara tercinta yang telah memberikan support dan semangat tiada henti:
Idawati, Diana, Surianti, Nurjannah dan adik tercinta Afif effendi dan Iksan
khaliq atas perhatian dan dukungannya.
2. Ibu Ir. Rosmani, MT selaku pembimbing I dan Bapak Dr. Eng. Suandar Baso,
ST., MT., selaku pembimbing II sekaligus Kepala Laboratorium
Hidrodinamika Teknik Perkapalan dan juga Ketua Departemen Teknik
Perkapalan Universitas Hasanuddin yang telah banyak memberikan
vii
bimbingan dan kesabaran dalam membimbing dan mendidik penulis dalam
pengerjaan skripsi ini.
3. Bapak Prof. Ir. Mansyur Hasbullah, M.Eng dan Bapak Wahyuddin, ST., MT
selaku dosen laboratorium hidrodinamika dan dosen Departemen Teknik
Perkapalan sekaligus penguji dalam tugas akhir ini.
4. Ibu Dr. A. Sitti Chairunnisa M., ST., MT selaku Penasehat Akademik yang
selalu membimbing dan mendidik penulis selama masa perkuliahan ini..
5. Seluruh Dosen Departemen Teknik Perkapalan Fakultas Teknik Universitas
Hasanuddin atas segala kebaikan dan kemurahan hatinya.
6. Ibu Uti, Pak Afif, kak yudi dan Pak Rio selaku staff Jurusan Teknik
Perkapalan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin atas segala kebaikan dan
kesabarannya selama penulis mengurus segala persuratan di kampus.
7. Kepada teman-teman Program Studi Teknik Perkapalan Angkatan 2016
terkhusus saudara fadel Muhammad, ainun Chandra dan untuk teman-teman
keluarga E12, terima kasih atas bantuan dan segala suka dan duka yang kita
alami bersama yang menjadikan penulis bisa tumbuh dewasa dalam pikiran
dan perbuatan.
8. Kepada teman-teman seperjuangan skripsi (Tora, Sunar, Awalia, Mila, Ainun,
Trias, Wandi dan Eca), untuk memperoleh gelar sarjana memang tidak mudah
kawan tapi kita dapat melewatinya.
9. Kepada kanda-kanda senior dan adik-adik junior yang penulis tak bisa
sebutkan satu persatu.
10. Saudara Seperantauan, yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, terima
kasih atas segala kebaikannya selama ini.
11. Yang terakhir penulis ucapkan terima kasih untuk seluruh pihak baik secara
langsung maupun tidak langsung yang memiliki peranan dan kontribusi di
dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
Penyusun menyadari dengan sepenuh hati bahwa didalam tugas akhir ini
masih banyak terdapat kesalahan maupun kekurangan. Untuk itu peneliti
memohon maaf dan meminta kritikan yang bersifat membangun demi
viii
kesempurnaan penelitian ini. Akhir kata penulis berharap semoga penelitian ini
dapat memberikan manfaat bagi peneliti sendiri maupun bagi semua pihak yang
berkenan untuk membaca dan mempelajarinya.
Gowa, Juni, 2021
Muh.Taslim
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Ukuran Utama Kapal ..............................................................................................26
Tabel 3.2 Kebutuhan / material pembuatan model .................................................................27
Tabel 3.3 Matriks waktu pengujian ........................................................................................32
Tabel 3.4 Matriks kebutuhan pengujian .................................................................................35
Tabel 4.1 Ukuran utama model ..............................................................................................50
Tabel 4.2 Ukuran stern flap ....................................................................................................51
.........................................65
Tab .........................................66
.........................................68
Tabel 4.6 Tabel Nilai Tahanan dan Kecepatan Kapal Stern Flap I .........................................69
................................................71
................................................72
Tabel 4.9 Nilai Tahanan Kapal P ................................................74
Tabel 4.10 Nilai Tahanan dan Kecepatan Kapal Stern Flap 2V .............................................75
Tabel 4.11 Nilai Kecepatan model Kapal pada dua variasi model Stern Flap ........................77
Tabel 4.12 Perbandingan Nilai Kecepatan tanpa stern flap dan dengan stern flap .................82
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Hovercraft ............................................................................................................7
Gambar 2.2 Hidrofoil ...............................................................................................................7
Gambar 2.3 Catamaran ............................................................................................................8
Gambar 2.4 Monohull ..............................................................................................................9
Gambar 2.5 Bentuk-bentuk lambung kapal untuk kategori Displacement hull, planning hull,
semi-planing hull ...................................................................................................................11
Gambar 2.6 Kapal Kondisi Even Keel ...................................................................................12
Gambar 2.7 Kapal Kondisi Trim by Stern ..............................................................................12
Gambar 2.8 Kapal Kondisi Trim by Head ..............................................................................13
Gambar 2.9 Lokasi Stern Flap ................................................................................................17
Gambar 2.10 Towing tank ......................................................................................................25
Gambar 3.1 ukuran utama kapal.............................................................................................25
Gambar 3.2 section pada material frame ...............................................................................28
Gambar 3.3 frame direkatkan pda waterline...........................................................................28
Gambar 3.4 pemasangan kulit dan proses pendempulan .......................................................29
Gambar 3.5 pengaplikasian serat met ke cetakan ..................................................................29
Gambar 3.6 pelepasan model dari cetakan ............................................................................30
Gambar 3.7 proses pemasangan sekat ...................................................................................30
Gambar 3.8 proses pengecetan model ...................................................................................30
Gambar 3.9 pemasangan tabung shaft,shaft dan propeller ....................................................31
Gambar 3.10 menghubungkan alat penggerak ......................................................................31
Gambar 3.11 ESC ( electronic speed control) ........................................................................33
Gambar 3.12 remote control ..................................................................................................33
Gambar 3.13 receiver ............................................................................................................33
Gambar 3.14 baterai ..............................................................................................................34
Gambar 3.15 motor DC brushless ..........................................................................................34
Gambar 3.16 propeller 3 blade ..............................................................................................34
Gambar 3.17 shaft dan universal joint ....................................................................................35
Gambar 3.18 tampilan model awal kapal tanpa stern flap pada maxsurf modeller ...............38
Gambar 3.19 tampilan model awal kapal tanpa stern flap pada maxsurf modeller ................39
Gambar 3.20 tampak atas kapal penambahan stern flap I ......................................................39
Gambar 3.21 proses penentuan sudut pada variasi stern flap dengan aplikasi autocad ...........40
Gambar 3.22 tampak samping kapal dengan sudut 30° stern flap I ........................................41
Gambar 3.23 tampilan model kapal stern flap I pada sudut 30° .............................................41
Gambar 3.24 tampilan menu rotate surface ............................................................................42
Gambar 3.25 tampilan profile model kapal stern flap I sudut 30° ..........................................43
xi
Gambar 3.26 tampilan awal maxsurf resistance .....................................................................44
Gambar 3.27 tampilan pemilihan surface ...............................................................................44
Gambar 3.28 pemilihan metode wyman .................................................................................45
Gambar 3.29 pemilihan kecepatan model kapal .....................................................................45
Gambar 3.30 pemilihan efficiency .........................................................................................46
Gambar 3.31 data nilai tahanan dan daya hasil perhitungan dengan metode wyman .............46
Gambar 3.32 kurva nilai tahanan ...........................................................................................47
Gambar 3.33 kerangka pikir penelitian ..................................................................................48
Gambar 4.1 pemodelan 3D (dimensi) kapal ferry cepat dengan stern flap .............................50
Gambar 4.2 Model Stern Flap Bentuk I .................................................................................50
Gambar 4.3 Model stern flap Bentuk 2V ...............................................................................51
Gambar 4.4 ..................................52
Gambar 4.5 ..................................52
Gambar 4.6 ngan V sebesar 1,927 m/s ..................................52
Gambar 4.7 ..................................53
Gambar 4.8 ..................................53
Gambar 4.9 ..................................53
Gambar 4.10 ................................54
Gambar 4.11 Model Stern flap I sudut 20 dengan V sebesar 1,550 m/s ................................54
Gambar 4.12 ................................55
Gambar 4.13 ................................55
Gambar 4.14 ................................55
Gambar 4.15 ................................55
Gambar 4.16 Model Stern flap I ................................56
Gambar 4.17 ................................56
Gambar 4.18 ................................57
Gambar 4.19 ................................57
Gambar 4.20 ................................57
Gambar 4.21 Model Stern ................................57
Gambar 4.22 .............................58
Gambar 4.23 .............................59
Gambar 4.24 .............................59
Gambar 4.25 .............................59
Gambar 4.26 .............................59
Gambar 4.27 .............................59
Gambar 4.28 ar 1,389 m/s .............................61
Gambar 4.29 .............................61
Gambar 4.30 .............................61
xii
Gambar 4.31 .............................61
Gambar 4.32 .............................61
Gambar 4.33 engan V sebesar 3,774 m/s .............................61
Gambar 4.34 .............................63
Gambar 4.35 .............................63
Gambar 4.36 .............................63
Gambar 4.37 .............................63
Gambar 4.38 Model Stern flap 2V .............................63
Gambar 4.39 .............................63
Gambar 4.40 Kondisi kapal pada stern flap I saat trim buritan ..............................................64
Gambar 4.41 Kondisi kapal pada stern flap 2V saat trim buritan ...........................................64
Gambar 4.42 Hubungan kecepatan x ˚....65
Gambar 4.43 Hubungan Kecepatan x ˚ ..67
Gambar 4.44 Hubungan kecepatan x ˚....68
Gambar 4.45 Kurva Kcepatan model kapal stern flap I dengan setiap variasi sudut ..............70
Gambar 4.46 Hubungan kecepatan x ˚ 71
Gambar 4.47 Hubungan kecepatan terhadap Tahanan maxsurf p ˚ 73
Gambar 4.48 Hubungan Kcepatan x ˚ .74
Gambar 4.49 Kurva Kecepatan model kapal stern flap 2V dengan setiap variasi sudut .........76
Gambar 4.50 Kurva kecepatan model kapal pada variasi dua model stern flap .....................78
Gambar 4.51 Kurva perbandingan Kecepatan model kapal pada variasi stern flap I dan 2V
pada sudut kemiringan 10° .....................................................................................................79
Gambar 4.52 Kurva perbandingan Kecepatan model kapal pada variasi stern flap I dan 2V
pada sudut kemiringan 20° .....................................................................................................80
Gambar 4.53 Kurva perbandingan Kecepatan model kapal pada variasi stern flap I dan 2V
pada sudut kemiringan 30° .....................................................................................................81
Gambar 4.54 Kurva perbandingan Kecepatan model kapal tanpa stern flap dan dengan stern
flap .........................................................................................................................................83
xiii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................................................. iv
DAFTAR TABEL ........................................................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................................... x
DAFTAR ISI............................................................................................................................. xiii
BAB I .........................................................................................................................................1
PENDAHULUAN ........................................................................................................................1
1.1 Latar Belakang .................................................................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................................2
1.3 Batasan Masalah ...............................................................................................................3
1.4 Tujuan Penelitian ..............................................................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................................................3
1.6 Sistematika Penulisan .......................................................................................................4
BAB II ........................................................................................................................................5
TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................................................5
2.1 Kapal Ferry.......................................................................................................................5
2.2 Kapal Cepat (High Speed Craft) .......................................................................................6
2.3 Karakteristik Kapal Cepat ................................................................................................9
2.4 Karakteristik Semi Planing Hull .....................................................................................11
2.5 Trim Kapal .....................................................................................................................11
2.6 Tahanan Kapal................................................................................................................13
2.7 Stern Flap .......................................................................................................................17
2.8 Efek Hidrodinamis Pada Stern Flap................................................................................18
2.9 Perbandingan Model.......................................................................................................19
2.10 Metode Wyman ..............................................................................................................21
2.11 Tangki Percobaan (Towing tank) ....................................................................................24
BAB III .....................................................................................................................................25
xiv
METODE PENELITIAN .............................................................................................................25
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ......................................................................................25
3.2 Jenis Penelitian ...........................................................................................................25
3.3 Metode Pengambilan Data..............................................................................................25
3.4 Metode Pengolahan Data ................................................................................................26
3.4.1 Data Kapal ......................................................................................................26
3.5 Pembuatan Model Kapal ................................................................................................27
3.6 Persiapan Pengujian .......................................................................................................32
3.6.1 Matriks waktu pengujian ................................................................................32
3.6.2 Matriks kebutuhan pengujian .........................................................................33
3.6.3 SOP Pengujian................................................................................................36
3.7 Analisis Data ..................................................................................................................37
3.7.1 Analisis Kecepatan dan Derajat Trim Model Kapal Variasi Stern Flap ..................37
3.7.2 Pemodelan Model Kapal Variasi Stern Flap Menggunakan Maxsurf .....................37
3.7.3 Pengkondisian Trim Model Kapal ..........................................................................42
3.7.4 Menghitung Tahanan dan Daya Model Kapal dengan Maxsurf Resistance ............43
3.8 Penarikan Kesimpulan ....................................................................................................47
3.9 Kerangka Pemikiran .......................................................................................................47
BAB IV ....................................................................................................................................49
HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................................................................49
4.1 Dimensi Dan Bentuk Stern Flap .....................................................................................49
4.2 Analisa Kecepatan Dan Derajat Trim Model kapal ........................................................51
4.2.1 ........51
4.2.2 ........53
4.2.3 ........55
4.2.4 .....58
4.2.5 .....60
4.2.6 Analisa Kecepatan dan Derajat Trim kapal pada Stern Flap 2V Sudut .....62
4.3 Kondisi Trim Kapal ........................................................................................................64
xv
4.4 Perhitungan Tahanan dan Kecepatan kapal ...................................................................64
4.4.1 .......64
4.4.2 .......66
4.4.3 .......67
4.4.4 ....70
4.4.5 ....72
4.4.6 Perhitungan Tahanan dan Kecepatan Kapal Pada Stern Flap ....73
4.5 Hasil Analisa ..................................................................................................................77
4.5.1 Hasil Nilai Kecepatan Model Kapal Stern Flap I dan Stern Flap 2V .............77
4.5.2 Perbandingan model kapal tanpa stern flap dan dengan menggunakan stern
flap 82
BAB V KESIMPULAN ...............................................................................................................84
5.1 Kesimpulan ....................................................................................................................84
5.2 Saran ..............................................................................................................................85
J Z “Ex R
Angle on Double- H H ” ..................................86
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam bidang perencanaan lambung kapal terdapat tiga kategori antara lain
tipe displacement hull, tipe semi planing hull, dan tipe planing hull. Salah satu
jenis dari model semi planing hull adalah kapal cepat yang merupakan kapal
yang difungsikan untuk mengangkut penumpang, barang maupun keduanya
secara bersamaan dalam tempo waktu yang lebih singkat dibanding kapal jenis
yang lain. Hal itu disebabkan oleh perbedaan mendasar yang dimiliki oleh kapal
cepat dibanding kapal-kapal yang lain yaitu soal kecepatannya. Kapal cepat
memiliki kecepatan yang relatif lebih besar dibanding kapal yang lain,
disebabkan karena model rancangan dari kapal cepat di rancang untuk
meminimalisir tahanan. Namun, kecelakaan dikarenakan performa Kapal Cepat
ini masih saja terjadi dan menjadi perhatian yang serius bagi pemerintah. Oleh
karena itu, kesesuaian antara kecepatan tinggi dengan bentuk lambung kapal
menjadi pertimbangan sangat penting dalam menjamin keselamatan kapal.
Karena kecepatan kapal cepat tergolong tinggi maka untuk meminimalisir
kecelakaan kapal dalam merencanakan desain lambung harus memperhatikan
aspek tahanan yang dihasilkan oleh kapal cepat. Tahanan berperan penting dalam
pengoperasian kapal cepat, semakin cepat kapal semakin tinggi pula tahanan
yang dihasilkan oleh kapal tersebut sehingga kapal mengalami trim di bagian
buritan atau terangkatnya bagian depan kapal karena gaya dorong kapal. Salah
satu usaha yang dikatakan mampu menambah tahanan adalah dengan
penambahan stern flap pada buritan kapal.
Flap buritan juga dikenal sebagai stern flap atau stern baffle. Stern flap
adalah salah satu penambahan appendage yang berupa penambahan panjang pada
buritan kapal. Interaksi dengan lambung terjadi pada trim kapal menambah
2
tahanan dan meningkatkan kecepatan kapal, misalnya dengan menghambat
dimulainya porpoising. Keuntungan dasar pada kapal dengan penambahan stern
flap adalah perubahan alur aliran disekitar propeller. Aliran ini memberikan
pengurangan drag pada bagian buritan dan merubah tahanan gelombang pada
kapal. Stern flap menyebabkan aliran pada bawah lambung menurun pada lokasi
penambahan panjang. Penurunan flow velocity akan meningkatkan tekanan pada
bawah lambung, hal ini menyebabkan pengurangan gaya hisap afterbody atau
pengurangan bentuk drag.
Berdasarkan peristiwa diatas, maka penulis memandang perlu dilakukan
penelitian ini, akan di uji pengaruh penambahan stern flap pada kapal jenis semi
planning hull agar dihasilkan suatu kecepatan yang optimum dari kapal.
Diharapkan dari pengujian model di towing tank akan didapatkan pembuktian
adanya pengaruh stern flap dalam penambahan tahanan kapal agar menghasilkan
kecepatan yang optimum dari kapal.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun permasalahan yang terkait dengan penelitian ini adalah, sebagai
berikut :
1. Bagaimana model fisik stern flap yang sesuai untuk mencapai kecepatan
model optimum?
2. Bagaimana pengaruh bentuk dan kemiringan stern flap terhadap kecepatan
model kapal pada nilai tahanan model kapal yang sama?
3
1.3 Batasan Masalah
Beberapa hal yang menjadi batasan masalah pada penelitian ini adalah :
1. Kapal yang digunakan adalah kapal ferry cepat SS 44 Kaltara.
2. Pengujian model model kapal semi planing hull dilakukan di tangki percobaan
(towing tank) untuk mendapatkan kecepatan model kapal dan kondisi trim.
3. Pengujian di lakukan di Laboratorium Hidrodinamika Kapal, Departemen
Teknik Perkapalan, Fakultas Teknik, Unhas.
4. Perhitungan tahanan model kapal semi planing hull menggunakan Software
Maxsurf Resistance.
5. Daya propeller dan daya mesin model kapal diabaikan.
6. Dua jenis variasi model stern flap yaitu bentuk I & 2v .
7.
8. Skala model kapal yaitu 1:15.
9. Kecepatan dan kondisi trim yang digunakan berdasarkan hasil pengujian.
10. Tidak memperhitungkan sudut oleng.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun Tujuan pada penelitian ini adalah:
1. Memilih dan membuat model stern flap yang optimum pada kapal semi
planning hull dalam meningkatkan kecepatan dan menambah nilai tahanan
berdasarkan software maxsurf resistance.
2. Menjabarkan pengaruh bentuk dan kemiringan stern flap dengan kecepatan
model kapal terhadap nilai tahanan yang sama.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun Manfaat pada Penelitian ini adalah :
1. Sebagai informasi mengenai pengaruh kenaikan trim dan hubungannya
dengan tahanan kapal cepat.
4
2. Mengetahui bagaimana pengaruh perubahan nilai kecepatan model kapal
terhadap tahanan model kapal dengan menggunakan stern flap.
3. Mengetahui bagaimana perbandingan nilai kecepatan kapal dengan
menggunakan stern flap dan tidak menggunakan stern flap.
1.6 Sistematika Penulisan
Hasil penelitian akan dituang dalam tulisan secara terperinci dan tersusun
sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Dalam bab ini menjelaskan tentang latar belakang penelitian, rumusan
masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika
penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini menguraikan dengan singkat tentang teori-teori yang
digunakan sebagai dasar dalam penelitian ini.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Dalam bab ini dikemukakan mengenai lokasi atau daerah penelitian, waktu
penelitian, jenis penelitian, jenis data, metode pengolahan data dan kerangka
pikir penelitian.
BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisikan uraian mengenai pembahasan permasalahan yang diteliti
yaitu hubungan antara kenaikan trim dengan nilai tahanan yang dihasilkan kapal
cepat dengan metode percobaan model
BAB V : PENUTUP
Dalam bab ini berisi kesimpulan dari hasil penelitian serta saran-saran yang
direkomendasikan penulis terkait penelitian ini.
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kapal Ferry
Kapal Ferry atau yang juga biasa dikenal dengan kapal penyebrangan
adalah sebuah kapal transportasi jarak dekat yang memenuhi syarat-syarat
pelayaran di laut yang digunakan untuk menyelenggarakan perhubungan tetap
misalnya saja pelayaran antar pulau. Kapal Ferry memiliki peranan yang sangat
penting dalam sistem pengangkutan terutama bagi kota-kota yang berada di
pesisir pantai. Selain itu juga dengan adanya kapal Ferry memungkinkan Anda
untuk membuat transit secara langsung diantara kedua tempat tujuan anda
dengan biaya yang lebih kecil apabila dibandingkan dengan jembatan atau pun
terowongan. Oleh karena itu kegunaan yang utama dari kapal Ferry ini adalah
digunakan sebagai sarana penyebrangan termasuk dalam menyeberangkan
kendaraan atau alat transportasi darat, misalnya saja seperti mobil, truk, dan lain
sebagainya. (https://infopelaut.com/kapal-ferry/)
Banyak ferry melayani selat-selat antara pulau yang berdekatan, terutama
antara pulau Sumatra dan Jawa, dan juga antara pulau Jawa dan pulau-pulau
di Kepulauan Sunda Kecil. Di pelabuhan penyeberangan kapal-kapal sibuk
melayani antara Sumatra, Jawa, dan Bali, ferry yang mengangkut kapal
dioperasikan 24 jam per hari. Ada juga beberapa ferry internasional yang
melayani Selat Malaka antara Sumatra dan Malaysia, dan juga Singapura, dan
pulau-pulau kecil Indonesia seperti Batam. (https://id.wikipedia.org/wiki/Kapal_
ferry)
Tak hanya kapal ferry yang di gunakan sebagai moda transportasi
penyeberangan antar pulau, tetapi ada juga kapal penumpang cepat (high speed
ferry) yang hadir secara langsung dan memberikan alternatif pilihan moda
transportasi kapal laut kepada calon penumpang transportasi laut. Kapal cepat
6
sering digunakan sebagai transportasi penyeberangan antara pulau-pulau kecil
yang tidak terjangaku oleh kapal feri di Indonesia.
2.2 Kapal Cepat (High Speed Craft)
Kapal cepat atau dalam bahasa inggrisnya disebut high-speed craft
merupakan kapal yang dirancang untuk memiliki kecepatan tinggi untuk tujuan
komersil. Kapal cepat pertama yang dibangun adalah jenis hydrofoils dan
hovercraft, tetapi pada tahun 1990 jenis kapal cepat catamaran dan monohull
menjadi lebih populer. Kebanyakan kapal berkecepatan tinggi berfungsi sebagai
kapal feri penumpang, tetapi untuk jenis catamaran dan monohull yang terbesar
juga membawa mobil, bus, truk besar, dan lain-lain.
Kapal cepat menggunakan sistem waterjet atau tekanan udara yang tinggi
untuk bergerak dengan cepat di air. Adapun jenis-jenis kapal cepat atau high-
speed craft antara lain:
1. Hovercraft
Kapal cepat yang pertama kali diperkenalkan adalah jenis hovercraft.
Sebuah hovercraft menggunakan sistem bertekanan udara untuk mendorong
badan kapal. Hovercraft merupakan alat transportasi yang paling disukai dan
digunakan terutama sebagai kendaraan penyelamat jika terjadi bencana alam.
Nama hovercraft digunakan karena kapal ini melayang di atas permukaan air
karena tekanan udara yang mendorong kapal keatas.
7
Gambar 2.1 Hovercraft
Sumber (Majalah teknologi dan strategi militer 26)
2. Hidrofoil
Hidrofoil adalah sebuah kapal dengan bagian seperti sayap yang
dipasang pada penyangga di bawah lambung kapal. Ketika kapal
meningkatkan kecepatannya, hidrofoil memproduksi gaya angkat sehingga
lambungnya terangkat dan keluar dari air. Hal ini menyebabkan
pengurangan gesekan antara lambung kapal dengan air dan oleh karena itu
terjadi peningkatan kecepatan.
Gambar 2.2 Hidrofoil
Sumber (The international hydrofoil society)
8
3. Katamaran
Kapal cepat berjenis katamaran muncul pada tahun 90-an. Kapal
katamaran adalah kapal yang memiliki 2 lambung kapal atau memiliki 2
badan kapal. Bila dibandingkan dengan kapal berbadan tunggal, banyak
sekali kelebihan dari kapal katamaran ini yaitu stabilitas melintang yang
lebih baik, hambatan yang nilainya kecil, dan area geladak yang lebih luas.
Katamaran berasal “Kattumaram”
lambung yang berarti kapal yang mempunyai dua lambung. Sampai saat ini
jenis kapal ini banyak digunakan untuk kapal-kapal penumpang, perahu-
perahu layar, bahkan beberapa perahu-perahu nelayan. Keuntungan lain dari
katamaran selain stabil adalah kapal jenis ini memiliki badan yang sangat
lebar karena jembatan (bridge) antara satu lambung dengan lambung yang
lainnya digunakan sebagai tempat muatan. Pada kapal ro-ro, muatan mobil
dan penumpang akan lebih banyak dibanding dengan kapal berjenis lain
dengan kapasitas muatan yang sama besar.
Gambar 2.3 Catamaran
Sumber (Aero-hydrodynamics of sailing)
9
4. Monohull
Seperti namanya jenis kapal cepat ini memiliki lambung tunggal atau
mono. Kapal monohull menjadi populer di samping katamaran dalam
periode waktu yang sama dengan demikian menambahkan banyak variasi
untuk jenis kapal cepat yang ada. Alasan terpenting mengapa monohull
digunakan adalah karena aspek stabilitas dari ballast (berat air yang
ditambahkan untuk membuat kapal seimbang akibat gaya oleng).
Gambar 2.4 Monohull
Sumber (Doctoral thesis from delft University of teknology)
2.3 Karakteristik Kapal Cepat
Karakteristik high-speed craft dipengaruhi oleh froude number-nya.
Froude number yang besar menyebabkan kapal dapat mencapai kecepatan tinggi.
Untuk high-speed craft, luas bidang basah efektif berkurang seiring dengan
meningkatnya kecepatan kapal. Oleh karena itu, Froude Number (Fn) sering
digunakan sebagai parameternya. (Rosmani, A. Haris Muhammad, Muh. Algan,
2013)
Fn didefinisikan sebagai berikut:
10
√
………………… ( )
Dimana :
v : kecepatan kapal ( ⁄ )
g : percepatan gaya gravitasi (9,81 m/s²)
l : panjang kapal (m)
FnV didefinisikan sebagai berikut:
√
………………… ( )
Dimana :
v: kecepatan kapal ( ⁄ )
g : percepatan gaya gravitasi (9,81 m/s²)
V : volume kapal (m3)
Secara umum, high-speed craft membutuhkan daya yang besar. Hal ini
karena resistance kapal merupakan suatu fungsi yang sangat berpengaruh dengan
kecepatan.
Bilangan Froude juga merupakan merupakan bilangan yang menunjukkan
penggolongan sebuah kapal, antara lain :
: ≤
Hambatan gelombang (Rw) = 0
Kapal sedang : jika 0,20 < Fn <0,35
Hambatan gesek (Rf) = 70-75% Rt
Hambatan gelombang (Rw) = 25-30% Rt
: ≥
Hambatan gelombang = 50% Rt
Untuk kapal jenis semi-displacement nilai Froude Number (Fn) biasanya
berkisar antara 0,4 sampai 1.
11
2.4 Karakteristik Semi Planing Hull
Bentuk lambung untuk kapal-kapal seperti ini yakni tampak dari bentuk
lambung di bagian bawah air umumnya diklasifikasikan dalam tiga kategori
antara lain a). tipe displacement hull untuk kecepatan rendah, b). tipe semi-
planing hull untuk rentang kecepatan menengah, dan c). tipe planing hull untuk
rentang kecepatan tinggi. Bentuk-bentuk tersebut disajikan pada Gambar 2.5
Gambar 2.5 Bentuk-bentuk lambung kapal untuk kategori Displacement hull,
planning hull, semi-planing hull
Sumber ; ( Shahros khan, 2017 )
Tipe semi-planing hull sangat cocok untuk kecepatan menengah pada
rentang kecepatan antara tipe displacement hull dan tipe planing hull. Luasan
penampang lambung secara lateral di bawah garis air sedikit turun dari bagian
tengah kapal ke bagian belakang kapal dimana menunjukkan antara tipe
displacement hull dan planing hull. Dengan kata lain, tipe semi-planing hull
menunjukkan performa yang kurang pada kecepatan rendah dibandingkan
dengan tipe displacement hull dan pada kecepatan tinggi dibandingkan dengan
tipe planing hull.
2.5 Trim Kapal
Hind (1967) menyatakan bahwa trim adalah perbedaan antara draft depan
12
dan draft belakang. Trim merupakan sudut kemiringan kapal secara membujur.
Trim biasanya diukur dalam ukuran inci yang dinyatakan sebagai positif dan
negatif. Trim terbagi menjadi 3 bagian, yaitu even keel, trim by the head, dan
trim by the stern.
Gambar 2.6 Kapal Kondisi Even Keel
Sumber (http://www.maritimeworld.web.id).
Gambar 2.6 menunjukkan kapal trim even keel yaitu draft depan sama
dengan draft belakang ( a = c ) dimana b = ( a + c ) / 2 , hanya terjadi bilamana
kapal tidak hogging atau sagging.
Gambar 2.7 Kapal Kondisi Trim by Stern
Sumber (http://www.maritimeworld.web.id).
Gambar 2.7 menunjukkan kapal trim by stern yaitu draft balakang lebih
besar dari draft depan ( a tidak sama dengan c ).
13
Gambar 2.8 Kapal Kondisi Trim by Head
Sumber (http://www.maritimeworld.web.id)
Gambar 2.8 menunjukkan kapal trim by Head yaitu draft balakang lebih
kecil dari draft depan ( a tidak sama dengan c ).
2.6 Tahanan Kapal
Tahanan (resistance) kapal pada suatu kecepatan adalah gaya fluida yang
bekerja pada kapal sedemikian rupa sehingga melawan gerakan kapal tersebut.
Tahanan tersebut sama dengan gaya fluida yang bekerja sejajar dengan sumbu
gerakan kapal. Sedangkan suatu tahanan kapal ini adalah sama dengan suatu
gaya karena dihasilkan oleh air, maka ini disebut gaya hidrodinamika. Gaya
hidrodinamika semata-mata disebabkan oleh pergerakan relatif kapal terhadap
air.
Untuk mengatasi tahanan tersebut, maka kapal membutuhkan sejumlah
gaya dorong sehingga dapat melewati air laut dengan kecepatan tertentu sesuai
dengan kebutuhan operasinya. Daya dorong ini berupa gaya yang bekerja untuk
melawan hambatan pada badan kapal yang tercelup di air, hambatan gelombang
dan hambatan dari angin yang mengenai badan kapal yang berada di atas
permukaan air laut. Hambatan-hambatan tersebut merupakan komponen tahanan
kapal yang bekerja sejajar dengan sumbu gerakan kapal.
Pada dasarnya tahanan kapal dibagi menjadi dua yaitu tahanan yang berada
di atas permukaan air dan tahanan yang berasal dari bawah permukaan air.
Tahanan yang di atas permukaan air adalah yang bekerja pada bagian badan
14
kapal yang kelihatan di atas permuakaan air, disini pengaruh adanya udara yang
mengakibatkan timbulnya hambatan.
Komponen tahanan yang bekerja pada kapal dalam gerakan mengapung di
air adalah :
A. Tahanan gesek (Friction resistance)
Tahanan gesek timbul akibat kapal bergerak melalui fluida yang
memiliki viskositas seperti air laut, fluida yang berhubungan langsung
dengan permukaan badan kapal yang tercelup sewaktu bergerak akan
menimbulkan gesekan sepanjang permukaan tersebut, inilah yang disebut
sebagai tahanan gesek. Tahanan gesek terjadi akibat adanya gesekan
permukaan badan kapal dengan media yang di lalulinya. Oleh semua fluida
mempuyai viskositas, dan viskositas inilah yang menimbulkan gesekan
tersebut. Penting tidaknya gesekan ini dalam suatu situasi fisik tergantung
pada jenis fluida dan konfigurasi fisik atau pola alirannya (flow pattern).
Viskositas adalah ukuran tahanan fluida terhadap gesekan bila fluida tersebut
bergerak. Jadi tahanan Viskos (RV) adalah komponen tahanan yang terkait
dengan energi yang dikeluarkan akibat pengaruh viskos.
Tahanan gesek ini dipengaruhi oleh beberapa hal, sebagai berikut :
a. Angka Renold (Renold’s number, Rn)
Rn = ………………… ( )
Dimana :
V : Volume (m³)
L : Panjang (m)
v : Kecepatan ( ⁄ )
b. Koefisien gesek (friction coefficient, Cf )
Cf = ………………………(2.3)
(Merupakan formula dari ITTC)
15
c. Rasio kecepatan dan panjang kapal (speed length ratio, Slr)
Slr = …… …………………(2.4)
Dimana L adalah panjang antara garis tegak kapal (length between
perpendicular) dan Vs adalah kecepatan kapal.
B. Tahanan sisa (Residual Resistance)
Tahanan sisa didefenisikan sebagai kuantitas yang merupakan hasil
pengurangan dari hambatan total badan kapal dengan hambatan gesek dari
permukaan kapal. Hambatan sisa terdiri dari ;
a. Tahanan gelombang (Wave Resistance)
Tahanan gelombang adalah hambatan yang diakibatkan oleh adanya
gerakan kapal pada air sehingga dapat menimbulkan gelombang baik
pada saat air tersebut dalam keadaan tenang maupun pada saat air tersebut
sedang bergelombang.
b. Tahanan udara (Air Resistance)
Tahanan udara diartikan sebagai Tahanan yang di alami oleh bagian
badan kapal utama yang berada diatas air dan bangunan atas
(Superstrukture) karena gerakan kapal di udara. Tahanan ini tergantung
pada kecepatan kapal dan luas serta bentuk bangunan atas tersebut. Jika
angin bertiup maka tahanan tersebut juga akan tergantung pada kecepatan
angin dan arah relatif angin terhadap kapal.
c. Tahanan bentuk (Form Resistance)
Tahanan ini erat kaitannya dengan bentuk badan kapal, dimana
bentuk lambung kapal yang tercelup di bawah air menimbulkan suatu
tahanan karena adanya pengaruh dari bentuk kapal tersebut.
16
d. Tahanan tambahan (Added Resistance)
Tahanan ini mencakup tahanan untuk korelasi model kapal. Hal ini
akibat adanya pengaruh kekasaran permukaan kapal, mengingat bahwa
permukaan kapal tidak akan pernah semulus permukaan model. Tahanan
tambahan juga termasuk tahanan udara, anggota badan kapal dan kemudi.
Komponen tahanan tambahan terdiri dari :
1) Tahanan anggota badan (Appendages Resistance)
Yaitu tahanan dari bos poros, penyangga poros, lunas bilga, daun
kemudi dan sebagainya.
2) Tahanan kekasaran
Yaitu terjadi akibat kekasaran dari korosi air, pengotoran pada
badan kapal, dan tumbuhan laut.
3) Hambatan kemudi (Steering Resistance)
Yaitu akibat pemakaian kemudi mengakibatkan timbulnya
hambatan kemudi. (Agung, 2019).
C. Tahanan Total (Total Resistance)
Tahanan total kapal terdiri dari beberapa komponen tahanan. Menurut
Guldahammer dan Harvald (harvald, 1983), komponen tahanan dapat
dihitung dengan menggunakan perhitungan di bawah ini:
RT = ½ CT S v2 …..……………… ( 6)
Dimana:
RT = Tahanan Total (N)
= Massa jenis fluida (Kg.det2/m)
CT = Koefisien tahanan total
S = Luas bidang basah (m2)
v = Kecepatan (m/s)
17
2.7 Stern Flap
Stern flap adalah salah satu penambahan appendage yang berupa
penambahan panjang pada buritan kapal. Interaksi dengan lambung terjadi pada
trim kapal, menambah tahanan propulsi dan meningkatkan kecepatan kapal.
Parameter paling penting dari stern flap adalah panjang chord (Lf ) (α)
dan flap span sepanjang transom. Dari berbagai penelitian stern flap memiliki
efek dalam performa kapal seperti stern wedge. Semua stern flap tergantung pada
ukuran dan tipe dari kapal yang digunakan.
Stern flap menyebabkan gaya angkat keatas pada transom dan merubah
distribusi tekanan pada buritan kapal. Pada kapal planning hull stern flap
berpengaruh pada sudut trim 4 – 5 derajat. Sedangkan pada displacement hull
stern flap mengakibatkan kenaikan sudut trim 0,1 – 0,3 derajat. Hala ini tidak
berpengaruh signifikan pada pengurangan tahanan kapal. Keuntungan dasar
pada kapal dengan penambahan stern flap pada kapal dengan perubahan alur
aliran disekitar propeller. Aliran ini memberikan pengurangan draft pada bagian
buritan dan mengubah tahanan gelombang pada kapal.
Gambar 2.9 Lokasi Stern Flap
Keuntungan dasar pada penambahan stern flap adalah:
Menambah tahanan pada powering.
Meningkatkan kecepatan maksimum.
Mengubah sistem gelombang transom.
18
Prinsip kerja stern flap yaitu pada area flap span menyebabkan gaya angkat
dan mengubah distribusi tekanan air yang terjadi diarea bawah buritan. Stern flap
menyebabkan aliran pada lokasi penambahan panjang. Penurunan flow velocity
akan meningkatkan tekanan pada bawah lambung, hal ini menyebabkan
pengurangan gaya hisap afterbody (pengurangan bentuk drag). Tinggi
gelombang dan energi gelombang pada buritan dapat dikurangi dengan adanya
stern flap. Untuk pengaruh panjang stern flap, secara umum pada kecepatan
rendah semakin panjang stern flap menghasilkan hambatan total yang lebih kecil,
sedangkan sebaliknya pada kecepatan tinggi ukuran panjang stern flap yang lebih
pendek menghasilkan hambatan total yang lebih kecil. Untuk pengaruh sudut,
secara umum pada semua kecepatan semakin besar sudut stern flap menghasilkan
hambatan total yang lebih kecil.
2.8 Efek Hidrodinamis Pada Stern Flap
a. Perubahan Aliran Buritan
Stern flap mengurangi kecepatan aliran dan meningkatkan tekanan
dinamis pada bawah lambung. Peningkatan daerah tekanan menyebabkan
gaya angkat yang lebih besar yang menghasilkan efek positif dalam
pergerakan arah kapal. Stern flap meningkatkan kecepatan aliran keluar pada
trailing edge dibandingkan dengan transom tanpa flap. Peningkatan
kecepatan ini akan mengurangi kecepatan aliran perpisahan dan menjadikan
aliran perpisahan yang lebih bersih yang menghasilakn pengurangan pada
tahanan viscous pressure.
b. Perubahan Sistem Gelombang
Pemindahan aliran disekitar daerah buritan tanpa stern flap
diakibatkan oleh hilangnya energi seperti eddy-making turbulensi dan
adanya white water. Pada kecepatan yang sama stern flap menyebabkan
daerah aliran dengan mengurangi : tinggi, slope dan gelombang pecah.
19
Dengan adanya stern flap dapat mengurangi tinggi gelombang pada sistem
gelombang daerah dekat buritan dan daerah jauh buritan.
c. Gaya Angkat dan Drag
Stern flap dapat menghasilkan gaya angkat dan drag pada semua
kecepatan dan kondisi. Keuntungannya adalah interaksi dengan lambung dan
propeller sehingga dapat menguranggi tahanan kapal. Gaya angkat dan drag
meningkat lebih besar seiring dengan peningkatan panjang chord, span dan
sudut.
2.9 Perbandingan Model
Zohuri B (2015) menuliskan bahwa dalam pembuatan model kapal harus
memenuhi Hukum perbandingan sebagai berikut:
a. Kesamaan Geometris
Pada dasarnya kesamaan geometri antara model dan kapal dapat
diperoleh jika rasio semua dimensi model dan kapal adalah sama. Secara
matematika maka dapat menggunakan perhitungan sebagai berikut:
Lratio =
atau
= Lr (2.7)
Dimana :
Lr = skala model
Lm = panjang model (m)
Ls = panjang Kapal (m)
b. Kesamaan Kinematis
Kesamaan kinematis merujuk pada persamaan gerakan. Karena
gerakan dideskripsikan oleh jarak dan waktu, itu menunjukkan kesamaan
panjang (kesamaan geometri) dan kesamaan interval waktu. Jika panjang
model dan prototipe memiliki rasio tetap kecepatannya harus memiliki rasio
tetap terhadap interval waktu. Kesamaan kinematis dapat diketahui melaui
20
persamaan berikut:
√ =
√ (2.8)
Dimana :
VM = kecepatan model (m/det)
VS = kecepatan kapal (m/det)
c. Kesamaan Dinamis
Kesamaan dinamis adalah kesamaan gaya. Perbedaan gaya antara
kapal dan model harus memiliki rasio skala yang sama. Gaya yang dimaksud
adalah tekanan, gaya grafitasi, viskositas, elastisitas dan tegangan
permukaan. Selain itu, sifat fisik yang mempengaruhi adalah massa jenis,
viskositas, elastisitas, dan lainnya. Sebagai contoh, gaya yang yang bekerja
pada inersia fi = V2l2 dan yang bekerja pada viskositas fv = Vl, dan
memiliki rasio konstan pada semua homologous points model dan prototipe,
memberikan persamaan berikut:
=
(2.9)
Atau
(
)
= (
)
= (
)
= (
)
=
Dimana:
Re = Reynold number, ⁄
V = Kecepatan
= Panjang
= Viskositas kinematis (m2/det)
21
= Massa jenis (kg/m3)
Untuk menghindari terjadinya ombak pada dinding tangki atau biasa
disebut dengan blockage effect maka ukuran model harus disesuaikan
dengan ukuran tangki serta tinggi air dalam tangki dengan sarat model.
Menurut harvald, penentuan lebar model (Bm) adalah sebagai berikut:
Bm < 1/10 B tangki
2.10 Metode Wyman
Formula universal yang digunakan untuk menghitung hambatan lambung
model lambung planning dan displasmen. Metode seperti ini ditetapkan oleh
wyman untuk menghasilkan power engine yang sedang dihitung. Dengan
demikian untuk menghitung hambatan, maxsurf secara akurat memprediksi
hambatan lambung, efisiensi keseluruhan harus ditmbahkan pada pemilihan
efisien power.
Metode perhitungan ini ditemukan oleh David B. Wyman pada tahun
1998. David B. Wyman adalah seorang naval architecture yang saat ini tinggal
di Maine, Amerika Serikat. Beliau pernah mengenyam pendidikan di US
Merchant Marine Academy dan saat ini menjadi tenaga pengajar di Maine
Maritime Academy (Eric W. Sponberg, 2010). Koefisen Wyman dijabarkan
sebagai berikut :
(
√ )
Dimana :
Cw : Koefisien Wyman
v : Kecepatan ( ⁄ )
Lwl : Panjang garis air (m)
…………………(2.6)
22
Koefisien Cw digunakan untuk mencari nilai SHP (Shaft Horse Power)
kapal.
(
) (
√ )
Dimana :
Displ. : Displacement (ton)
v : kecepatan ( ⁄ )
Cw : Koefisien Wyman
Lwl : Panjang garis air (m)
SHP : Power Shaft (HP)
Dalam hubungannya dengan perhitungan tahanan kapal menggunakan
metode Wyman, nilai SHP (Shaft Horse Power) atau disebut juga dengan PS
(Power Shaft) adalah daya yang terukur hingga daerah di depan bantalan tabung
poros (stern tube) dari sistem perporosan penggerak kapal. Sedangkan DHP
(Delivery Horse Power) atau PD (Power Delivery) adalah daya yang diserap
oleh baling-baling kapal guna menghasilkan gaya dorong atau dengan kata lain
Power Delivery merupakan daya yang disalurkan oleh motor penggerak ke
baling-baling kapal (propeller) yang kemudian dirubah menjadi gaya dorong
kapal. Adapun untuk persamaannya dijabarkan sebagai berkut:
Dimana :
DHP : Power Delivery (HP)
: Efisiensi poros dan baling-baling
…………………(2.7)
……..…………………(2.8)
23
Selanjutnya setelah nilai dari Power Delivery sudah didapatkan kemudian
nilai Power Delivery digunakan untuk mencari nilai EHP (Effective Horse
Power) atau biasa juga disebut Power Effective (PE) adalah besarnya daya yang
dibutuhkan untuk mengatasi gaya hambat (resistance), agar kapal dapat
bergerak. Adapun persamaannya diuraikan sebagai berikut:
……………………… ( )
Untuk nilai Pc atau koefisien propulsif dicari dengan menggunakan
persamaan sebagai beriku:
……………………… ( )
Dimana :
: Efisiensi relatif rotatif (1,02-1,05)
: Efisiensi propeller saat open water test (40% - 70%)
: Efisiensi lambung kapal
…………………( )
Dimana :
t : Thrust deduction power
w : Wake friction ( [ ] )
Cb : Koefisien blok
Karena Power Effective (PE) adalah daya yang digunakan untuk
menggerakkan badan kapal, maka terdapat hubungan antara tahanan total (Rt)
dengan PE. Maka persamaan yang digunakan adalah sebagai berikut:
……………………( )
24
Dimana :
EHP : Power Effective (HP)
Rt : Tahanan total (kN)
v : Kecepatan ( ⁄ )
2.11 Tangki Percobaan (Towing tank)
Towing tank adalah tanki percobaan yang berisikan air tawar (tidak
digunakan air asin dengan alasan kerusakan alat / model), berbentuk persegi
panjang. Towing tank umumnya digunakan untuk mengetes tahanan dengan
menggunakan model yang bergerak dalam tangki pada kecepatan tertentu
sepanjang tangki. Ada beberapa tipe towing tank yang biasa digunakan dalam
percobaan model, yakni sebagai berikut : (Djabbar, 2011)
